油田远程监控系统技术方案.docx

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油田远程监控系统技术方案

油田远程监控系统_技术方案（总32页）

油田远程视频监控系统

技术方案

2012年9月

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手机：

第一章建设背景

　　油田的采油井、输油管和储油罐大都分布在野外，抽油机连续不断的正常运行、输油管的连续传输、储油罐的安全存储与企业的经济效益息息相关。

对采油井、输油管和储油罐工作状态的实时监控一直是生产作业单位一项重要和困难的内容，随着油田自动化信息系统建设的逐步推进，油田内部从以前粗放式管理向信息化管理过渡，逐步加强了对采油到输油过程的集中管理。

油田自动化信息系统要求建立包括油井远程视频监控、配电线路自动化系统、输油管线泄露监测、集输站库自动化监控等多系统的监控平台，其中的油田远程视频监控系统目的是利用现场监控系统，实现数据源头自动采集，借助油田现有网络资源自动加载到厂级实时数据库，为各级管理部门应用提供开放的数据平台，使生产和管理人员及时控制和掌握生产动态，从而实现整个生产过程的自动化；并且确保24小时无人值守的监控方式，以保证采油井、输油管和储油罐不会因复杂的工作状况以及工作人员的违章操作、不法分子的蓄意破坏等的影响，造成不必要甚至是巨大的损失。

第二章

需求分析

行业特点：

气候环境较为恶劣，雪、雾、风沙等自然现象较为普遍，且气温波动较大。

石油化工企业一般地处偏远、空旷、覆盖范围广，油田采油工区各个采油点分布比较分散。

系统扩充性强：

采油点随工作的进展，随时可能增加或拆除。

监控前端包括网络摄像机（或视频网络服务器）、可控云台、报警信号发生器（火灾、气体泄露、防盗等）等部分组成，将音频、视频、报警等信号，转换压缩成网络可以传输的数据包，经网络传回监控中心的服务器，进行集中处理。

前端的监控摄像机应该安装室外带雨刷除尘功能的温控护罩以避免粉尘油渍损坏摄像机，将摄像机的视频线接入网络视频服务器。

将油压表、流量表等数据总线接入网络视频服务器，利用网络视频服务器的透明通道进行传输。

在系统控制中还可以接入电流电压检测模块、温度湿度检测模块，这些检测模块都可以共享网络视频服务器的数据通道。

网络视频服务器接入本地无线监控网络。

要求全天24小时实时监控所有油井视频图像。

第三章系统总体设计

系统设计的原则

开放性原则　　设计的现场总线结构是开放性系统，实现与未来设备的更多互连和互操作。

先进性

　　监控系统应尽量采用先进技术产品设备，只有采用先进技术设备，才能保证系统先进性。

可靠性

　　系统的可靠性是第一位的，在方案设计中必须充分考虑系统的安全，依照安全国家标准采取安全管理措施，保证网路的安全可靠运行。

经济性

　　系统的经济性是一个重要因素，使系统具有良好的性能价格比是共缆监控系统设计的一个重要原则。

可扩展性

在系统需要扩展时，前端设备数量将灵活增加，不改变系统的运行方式，以保证用户的投资安全。

实用性

采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性，并作到系统工作稳定可靠，维护简单；软件使用界面友好，完全达到智能化控制。

系统设计的依据与规范

依据的相关规范包括：

《中华人民共和国公共安全行业标准》（GA/T 74-94）

《工业与民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-94）

《安全防范系统工程程序与要求》（GA/T75-94）

《电气设备安全设计导则》GB4064

《电气设备抗干扰特性》GB4890

《电气设备雷击保护导则》GB7450

《电力设施抗震设计与规范》GB50260-96

《中华人民共和国公共安全行业标准》（GA/T 74-94）

《中华人民共和国安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）

系统设计思路

系统组成：

数字无线监控分三个组成部分：

前端图像采集系统（含供电系统）、无线传输系统、后端监控管理指挥系统，我们根据油田现场的实际情况采用“远程数字无线视频监控”的系统方案。

其中，无线传输系统采用运营商成熟的3G网络数据传输平台，传输通道带宽与负载能力均可满足系统需求，本方案中，拟采用中国电信3G制式标准CDMA2000（EVDO）网络进行传输。

该系统满足本地监控和中心联网多级网络化视频监控的需求。

可24小时实时监控油田安全情况,降低了安全监控人员的劳动强度，为监控中心指挥提供强有力的保障，使各级监视中心的调度人员通过监视远端传送上来的现场图像，直观、准确、及时地了解各工区的实际情况。

其中数据&视频无线信号的传输及采集部分，由前端无线视频服务器提供单独数据传输DTU功能实现，工业数据采集设备：

电流、电压、用电量、油液流量、压力、温度、液面、示功图、功率、功率因数等各种数据传感器将相应参数汇聚到前端无线视频服务器。

无线视频服务器设备可提供RS232/485总线透明接口，将工业设备采集数据传输至各级监控中心（采集站、作业区、厂区等）。

数据传输至各采集站，作业区，厂区监控中心后，视频解码器设备还原出RS232/485信号至数据接收器，即可完成工业数据的采集，传输，汇总。

监控系统示意图

第四章系统前端设计

前端设备是监控系统重要组成部分，对系统的前端设计方法如下：

前端设备配置选型

为了实现油田远程视频监控的功能，对系统的设备的选择必须根据设计要求采用符合标准规范和现场使用环境需求的产品。

无线数字视频服务器

DVS网络视频服务器，符合工业级标准，适用于分布广、布线难、距离远、临时性、移动性、传统连线方式难于实现的地方，使安防监控可应用于森林、电力、海事、车载、油田、环保、水利、气象等领域；

采用视频压缩技术，压缩比高，且处理非常灵活；

支持完整的TCP/IP协议簇，支持视频、音频、报警、语音数据、串行数据通过TCP/IP网络传输；

支持PPPOE、DHCP，ICMP协议；

内置WEB预览功能，可进行IE访问和浏览实时视频；

支持云台与电动镜头的控制，支持多种解码器协议，可进行预置位、巡航、轨迹的设置与调用；

支持RS-232串口网络透明通道传输；

支持双向双工语音对讲；

具有报警输入、移动侦测报警、报警联动输出等报警功能；

支持定时抓拍图片传输技术；

支持路由上网，DMZ，NAT功能；

支持RTU数据，报警数据，设备信息等数据叠加到字幕显示；

支持网口，串口数据与视频数据流之间的QOS保证功能；

支持多种数据存储方式，服务器存储，本地SD卡存储；

支持手机和PC客户端远程实时浏览视频图像。

技术参数

视频压缩标准

回放分辨率

QCIF/CIF/2CIF/DCIF/4CIF（D1）

视频输入路数

1-4路

视频输入接口

BNC（电平：

，阻抗：

75Ω），支持PAL制

视频帧率

PAL：

1--25帧/秒

码流类型

视频流/复合流

压缩输出码率

16K～2M可调，也可自定义。

（上限2M，单位：

bps）

音频输入路数

1-4路

音频输入接口

BNC（电平：

2Vp-p，阻抗：

Ω）

音频压缩标准

ADPAM

音频压缩码率

8Kbps

语音对讲输入

1路（电平：

2Vp-p，阻抗：

1kΩ）

通讯接口

1个RJ45以太网口，1个RS232口，1个RS485口

网络功能

TCP/IP,PPPOE,DDNS,FTP,DNS,DMZ,NTP,DHCP,NAT,ICMP

报警输入

4路GPIO

报警输出

4路GPIO

存储容量

1G~32GSD卡

电源

DC12V

功耗

≤7W

工作温度

-20℃--＋65℃

工作湿度

10%~90%（非凝结）

尺寸（mm）

45mm（高）×262mm（宽）×（深）

重量

≤2Kg

野外一体化云台摄像机

产品性能特点：

专为全天候环境设计，由高强度金属材料制成，防紫外线、防水、耐老化、防酸雨、耐高温、抗腐蚀。

自动光圈、自动白平衡、自动聚集、背光补偿功能

红外距离大于100米

360度连续旋转

°～10°/秒旋转速度

128个预置位

RS232/485远程控制，通过拨动开关可选多种控制协议

实时位置显示（精确到°）

具备多种摄像机型号，以满足各种使用需求

具备红外灯自动跟随摄像机低照度的开启/关闭而动作的功能（选配）

雨刷功能,用于清除雨天或者雾气冷凝在像机前的玻璃上水气（选配）

内置最多四路报警输入，两路报警辅助输出，可满足特殊场合的应用需要

技术参数

信号制式

PAL或NTSC制式

图像传感器

1/4"SONYSuperHADColorCCD

日夜转换功能

有，带可移动滤光片

最低照度

像素

PAL:

795（H）×596（V）NTSC:

811（H）×508（V）

水平方向清晰度

480线

焦距范围

～

视频输出

水平旋转角度

360°连续旋转

左右速度

°～10°/秒

上下旋转范围

+60°～-50°

上下速度

°～10°/秒

通讯

RS232/485

通讯口保护

有

电源保护

有

外壳防护等级

IP66

控制旋转范围

上下、左右

预置位

128个

左右线扫

开/关

巡视轨迹

4条

供电电源

AC24V/AC220V 70W+10%

工作温度

-30°C～+65°C

功率

约55W

尺寸

340×202×448mm（H）

重量

约15Kg

前端避雷设施

前端监控点防雷包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽等部分，本方案设计仅考虑视频监控系统自身前端设备防雷需求，即线缆屏蔽处理、等电位连接及视频与控制信号防护。

线缆屏蔽处理

所有监控设备线缆都进行穿金属管或金属线槽进行屏蔽并且两端接地，同时将电源线缆和信号线缆分开敷设。

等电位连接

将摄像机、设备箱等用φ12镀锌圆钢与就近接地体进行等电位连接，防止因电位差而发生反击。

视频与控制信号防护

根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）中安全防范系统的防雷与接地要求，采取以下措施：

置于户外的摄像机信号控制线输出、输入端口设置信号线路浪涌保护器。

系统视频、控制信号线路及供电线路的浪涌保护器，分别根据视频信号线路、解码控制信号线路及摄像机供电线路的性能参数来选择。

防雷设备介绍

电源浪涌保护器

技术参数

最大持续工作电压Uc（V）:

385

标称工作电压Un（V）:

220

标称放电电流In（8/20μs）（kA）:

20

最大放电电流Imax（8/20μs）（kA）:

40

响应时间Ta≤（ns）:

100

电压保护水平Up（In下）（V）:

1900

残压Ures（V/5kA时）:

1200

视频浪涌保护器

技术参数

接入方式:

串

工作电压（V）:

24

接口类型:

BNC

标称放电电流In（8/20μs）（kA）:

5

最大放电电流Imax（8/20μs）（kA）:

10

电压保护水平Up（V）线与线:

＜50

电压保护水平Up（V）线与地:

＜600

响应时间Ta≤（ns）:

1

传输速率（Mbit/s）:

20

插入损耗≤（dB）:

反射损耗≥（dB）:

20

特性阻抗（Ω）:

75

外形尺寸（mm）:

82×25×25

控制信号浪涌保护器

技术参数

接入方式:

串联

接口类型:

CH端口

工作电压（V）:

24

称放电电流In（8/20μs）（kA）:

5

最大放电电流Imax（8/20μs）（kA）:

10

电压保护水平Up（V）线与线:

＜70

电压保护水平Up（V）线与地:

＜70

响应时间Ta≤（ns）:

1

传输速率（Mbit/s）:

1

第五章系统控制中心设计

油田远程视频监控中心设置在油田生产管理中心，中心设置电视墙监控，计算机通过数字视频监控平台对前端监控点进行全方位控制。

系统设置磁盘阵列进行24小时全天录像视频数据存储并与计算机网络相连，使系统具有监看、录像、保存、回放和报警功能。

5.1视频解码服务器

一体化视频解码服务器内置多功能视音频解码器，用于将前端视频服务器等编码设备的编码图像通过网络解码后显示在电视墙上，专为视频监控系统的部署与管理而设计，支持多种网络传输协议，代码固化在系统FLASH中，系统运行稳定可靠。

采用集成度更高的TIDM648处理芯片，解码引擎强劲，支持多种码流的传输方式，可对当前高清720P视频流进行解码输出，同时也可对4CIF/DCIF/2CIF/CIF分辨率图像解码，并支持BNC和VGA同时输出解码图像，另还带有语音对讲、报警输入/输出、解码云台控制等功能，为大型电视墙解码服务提供强有力的支持。

解码功能

解码图像和音频

支持HIK、标准、MPEG4图像压缩格式。

支持PS、RTP和部分厂家自定义码流封装格式。

支持PAL和NTSC图像制式。

支持720P、VGA、SVGA、4CIF、2CIF、DCIF、CIF、QCIF图像分辨率解码。

支持、、音频解码格式。

解码资源

可解码16路CIF/8路4CIF/4路720P，采用8个BNC和4个VGA输出，BNC支持1/2/4画面分割，主VGA为1/2/4/9/16画面，其它VGA为1/2/4画面。

解码模式

支持多种码流传输方式：

采用海康私有协议时支持TCP、UDP、多播、RTP传输，当采用标准和MPEG4时支持RTPoverTCP,RTPoverUDP。

支持动态解码：

动态输入解码IP、动态切换解码，快速解码、快速切换。

支持轮循解码：

在一个解码通道上设置多个远程监控通道，解码器按照配置的顺序和时间循环解码，远程登陆编码器或者流媒体服务器取流，解码后本地输出，最多支持64路轮循。

支持从流媒体取流：

远程登陆海康流媒体服务器，从流媒体服务器接收实时数据，解码后本地输出。

支持远程回放编码器录像文件：

远程登陆带存储功能的编码器，直接从编码器获取录像文件数据，解码后本地输出。

网络功能

配备1个10/100/1000Mbps自适应的UTP以太网接口，支持TCP/IP、UDP、RTP等网络协议。

支持DHCP协议：

通过DHCP服务器可以获取分配的IP地址，子网掩码和网关。

支持NTP功能：

可通过NTP协议对设备进行自动定时的校时。

支持DDNS功能：

支持动态域名解析。

支持SADP搜索：

可通过SADP软件实时搜索解码器，并可对解码器的IP地址、掩码、等信息配置修改。

支持TELNET：

可通过telnet命令登陆设备，查看设备信息、修改网络参数等。

报警功能

开关量报警输入

解码器具有报警输入输出口，均为开关量信号输入，可以设置为“常开”或“常闭”，根据时间可以设置不同的4个布防时间段，在布防的时间段如果发生报警可以触发相关的报警处理方式，触发开关量输出、触发蜂鸣器报警、上传中心等。

开关量报警输出

开关量报警输出可以连接报警设备，联动进行报警例如：

声光报警器等，时间在布防时间段内进行报警处理。

异常处理

异常报警处理情况包括：

网线断报警、IP地址冲突报警、非法访问报警，支持多种处理方式，开关量报警输出、蜂鸣器报警、上传报警中心等。

异常重启

软件看门狗功能，用于检测重要的线程和设备的系统资源，当出现无法恢复的异常时，自动重启设备。

硬件看门狗，实时对硬件设备进行探测，当系统任务调度出现异常时，自动重启设备。

用户管理

系统一共可创建32个用户，包括1个管理员和31个用户。

透明通道

解码器采用RS232/RS485串行接口，可实现透明传输，通过网络远程发送数据到解码器，解码器RS232/RS485可对数据不做任何处理进行传输，并且解码器透明通道支持一对多的透明传输，可以同时建立多条透明通道。

云台控制

解码器通过SDK透明通道的方式，可以远程控制DVR或DVS上连接的云台。

接口名称与连接说明

VIDEO/AUDIOOUT视频/音频输出接口，BNC接口。

LINEIN1个音频输入对讲接口，BNC接口，用来连接有源的音频输入设备。

LINEOUT音频对讲输出口，BNC接口，用来连接音箱等音频输出设备。

AUDIO-1~AUDIO-4关联VGA1~VGA4输出的对应音频输出，BNC接口，连接音频输出设备。

VGAVGA1~VGA4解码显示接口用来连接显示器。

RS232连接RS-232设备，如电脑等。

LAN10/100/1000Mbps自适应的UTP以太网接口。

RS-485RS-485串行接口。

ALAMIN8路报警输入接口。

ALAMOUT8路报警输出接口。

电源DC12V电源接口。

接地端接地端。

5.2视频管理服务器

高性能，高可靠

采用全新45nm至强四核处理器5500系列，配合IntelQPI总线设计，将处理器间的连接带宽提升至s；处理器集成三通道内存控制器，配合高速DDR3内存，使CPU与内存的数据带宽高达32GB/s，整体计算性能较上代产品提升100%。

存储子系统实现对SSD固态硬盘的支持，将存储数据带宽从8块SAS硬盘的800MB/s最高提升至2000MB/s，极大缓解了存储IO速率瓶颈。

关键部件全冗余设计提高系统可用性：

1+1750W热插拔冗余电源，提高供电可靠性；3+3热插拔冗余风扇，有效避免散热系统故障；512MB高性能RAID，配合热插拔硬盘实现数据高可用；内存镜像实现内存高可用。

管理更智能

智能的能耗监控和管理解决方案；支持对系统能耗情况进行实时监控，掌握不同时间段服务器的能耗曲线，可通过管理软件对系统能耗进行策略设置，支持在不同的时间段进行能耗封顶设置，达到能耗节约的目的 

支持联想慧眼IV专业版监控管理系统，支持IPMI规范，无论操作系统状态如何（正常、宕机、非主流操作系统），只要电源供电，就可以通过网络直接和被管服务器交互，获取服务器硬件健康信息和事件；无论操作系统状态如何，可以对服务器进行批量开关机、重启、远程激活ID灯等；支持资产配置、资源使用、性能信息、进程信息的远程管理可以对关键部件设置阈值进行预警。

支持邮件、颜色变化、告警弹出等报警方式。

出色的节能设计

多种静态能耗优化设计降低系统自身能耗；高效率主板供电设计，通过选用转换效率更高的VR电路设计，有效提高了CPU、内存的供电效率，在降低系统散热量的同时降低了系统额外功耗；电源高转换效率设计，电源转换效率最高可达90%，极大降低电源自身的热功耗损失；可选低电压处理器，SSD固态硬盘进一步降低系统能耗。

动态能耗优化设计降低不同负载情况下的能耗；支持LECOT能耗优化技术，实现系统的动态按需供电；实时监控系统的任务处理情况和CPU的使用率并调整CPU的供电，有效降低系统低负载状态下的功率消耗；实时监控系统能耗，能耗封顶设置达到能耗优化目的；IFSC智能散热设计可根据系统温度变化调整散热风量，降低低温状态下的散热功耗，达到智能散热的效果。

数据中心基础设施规划工具—RLPC；以机柜为单位精确计算输入功率、散热量峰值及重量，方便客户进行机柜供电、散热及承重规划，合理配置UPS和空调系统，避免投资浪费，降低整体总拥有成本。

优化设计的虚拟化服务器平台

VOT（VirtualizationOptimizationTechnology）虚拟优化技术，打通从GuestOS到真实硬件资源的通路，避免在VMM层的IOmapping，指令转换和数据迁移的漫长过程，减少80%虚拟化应用导致的性能损失。

可选嵌入式虚拟化预装模块，安全隔离，加快虚拟应用启动速度；针对VMWare的全面测试和优化；具备多样的虚拟软件安装和服务选择。

技术参数

机箱形态

（2U）机架式

处理器

英特尔®至强®处理器E5504

Cache

4M

内存

2GBR-ECCDDR3-1333内存

热插拔硬盘

146G热插拔寸SAS硬盘（10000转）

网卡

集成高性能Intel双千兆自适应网卡，支持网卡冗余、负载均衡；支持网络虚拟化；可选外插Intel千兆自适应网卡

显示

集成显示控制器，32MB显存

光驱

DVD-RW

软驱

USB闪存式软驱

上架导轨

支持标准机柜上架；导轨可拉伸尺寸范围：

555--760mm

电源

单电源

故障定位系统

后置DIT（DoctorInside）故障诊断模块，实现快速开机无显故障定位功能

扩展性能

I/O扩展槽

共3个：

1个PCI-E×16扩展槽（×8signal，全高）

2个PCI-E×8扩展槽（全高）

可选升级至5个：

1个PCI-E×16扩展槽（×8signal，全高）

2个PCI-E×8扩展槽（全高）

2个PCI-E×8扩展槽（半高）

外部设备接口

6个USB接口（1前4后1内置）

2个RJ45网络接口

1个RJ45串口

2个VGA接口（1前1后）

其它特性

环境温度

工作环境：

10℃～35℃

运输/储存环境：

-40℃～70℃

环境湿度

工作环境：

35%-80％的相对湿度

运输/储存环境：

20%-93％的相对湿度

系统尺寸

高：

宽：

430mm

深：

主机重量

（满配，含包装）

5.3视频存储服务器

IPSAN网络存储设备，采用服务器架构和硬件RAID控制芯片，兼具NAS与IPSAN的功能。

能实现DVS的远程扩展存储和DVS、IP摄像机的网络集中存储。

产品主要性能及功能

兼容性

支持DVS、IP摄像机、IP快球；

集IPSAN和NAS于一身；

支持iSCSI/CIFS/NFS/FTP/HTTP/AFP协议。

功能模块

支持WORM功能、视频监控带宽预留功能、快照功能、数据备份、数据加密、数据远程同步容灾、HTTPS远程文件服务、监控数据克隆功能；

多种iSCSI访问模式（读写，智能只读，只读，同步读写）；

多维RAID，支持RAID0、RAID1、DRAID5；

多网口的负载均衡和失败替换；

WebGUI管理，支持存储设备集中管理，提供命令行管理接口CLI；

支持声光、Email报警。

安全性、可靠性

基于加密网页的全中文管理系统，冗余电源、热插拔硬盘、RAID5、RAID6技术、系统双备份。

扩展性

支持FC，SCSI，iSCSI扩展接口；

最大可支持万兆接口扩展；

支持Infiniband（IB）接口扩展；

提供全套二次开发API的支持。

主要特点

RAID0、1、5管理方式；

网络输出：

2个千兆网口，支持多网口绑定；

单处理器；高速缓存1G。

技术参数

支持实时监视存储路数：

D1格式（PAL：

704*576，NTSC：

704*480,1Mbps）：

128路CIF格式（PAL：

352*288，NTSC：

352*240,512Kbps）：

256路

外部接口及环境参数

存储接口：

2个RJ4510M/100M/1000M自适应以太网口

电源：

210--240VAC，47--63Hz

功